{
 "cells": [
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "线程池（Thread Pool）是一种复用线程资源的典型并发设计模式。它将任务提交（Task submission）与执行调度（Task execution）解耦：应用程序只需把任务交给线程池，具体由线程池内部的工作线程（Worker Threads）负责取出任务并执行，从而减少频繁创建和销毁线程的开销。\n",
    "\n",
    "下面给出一个符合 C++17 标准的线程池实现，具备以下特性：\n",
    "\n",
    "- **固定大小**线程池：构造时指定线程数量，使用过程中维持不变。\n",
    "- **任务队列**基于 `std::queue<std::function<void()>>`，配合互斥量与条件变量确保线程安全。\n",
    "- **任务提交 API** 返回 `std::future`，可异步获取任务结果，异常可通过 `future` 传播。\n",
    "- **优雅停止**：析构时等待所有任务完成并关闭线程池，可提前调用 `shutdown()` 主动停止接受新任务。\n",
    "- **线程安全**：任务队列上使用互斥锁与条件变量。`enqueue` 支持任何可调用对象，可传参，可捕获移动语义。"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "核心设计要点\n",
    "\n",
    "1. **任务封装**：使用 `std::packaged_task` 将任意可调用对象包装成无参 `std::function<void()>` 供工作线程执行，同时关联 `std::future` 返回值。\n",
    "2. **同步与唤醒**：任务队列为空时，工作线程通过 `std::condition_variable` 阻塞，直到有新任务或线程池终止。\n",
    "3. **生命周期管理**：线程池析构需要：\n",
    "   - 设置停止标记\n",
    "   - 唤醒全部线程（避免死锁）\n",
    "   - 等待（join）所有工作线程结束\n",
    "   - 清空残余任务（如果需要也可以选择执行完毕）"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "扩展建议\n",
    "\n",
    "- **动态扩缩容**：增加线程动态调整功能，需要更复杂的队列及线程管理逻辑。\n",
    "- **任务优先级**：将 `std::queue` 换成 `std::priority_queue`，配合自定义比较器实现优先调度。\n",
    "- **超时任务**：提供 `enqueue` 带超时参数，可在超时后取消或返回默认值。\n",
    "- **监控与统计**：记录任务执行时间、队列长度、吃满率等，为性能优化提供依据。\n",
    "\n",
    "通过这个实现，你可以快速在 C++17 项目中引入线程池，提升并发执行效率。"
   ]
  }
 ],
 "metadata": {
  "kernelspec": {
   "display_name": "C++17",
   "language": "C++17",
   "name": "xcpp17"
  },
  "language_info": {
   "name": "C++17"
  }
 },
 "nbformat": 4,
 "nbformat_minor": 2
}
